复合材料的机翼边缘附接及方法_3

文档序号:9679340阅读:来源:国知局
226以及斜面或者锥形238的基本上垂直的厚端230限定,斜面或者锥形238设置在外悬边缘232的后面。
[0045]肩部234的高度或者厚度t近似等于机翼边缘蒙皮板216的厚度。鉴于机翼边缘蒙皮板厚度中的类似变化,该厚度t认为可能在0.08英寸至0.30英寸的范围之内。对于复合材料飞机机翼,机翼翼盒蒙皮板206厚度一般约是机翼边缘蒙皮板216的厚度的十倍,但甚至在单个飞机中这些板的相对厚度可以变化。一般而言,机翼翼盒蒙皮板206可能具有在0.5英寸至1.0英寸范围内的基部厚度,但也可以使用其他尺寸。在一个【具体实施方式】中,复合材料机翼翼盒蒙皮板206的基部厚度约是一英寸,而复合材料机翼边缘蒙皮板216的厚度约是0.1英寸。一般地说,本文公开的固定边缘板附接系统和方法可以在复合材料机翼翼盒蒙皮板206的厚度是复合材料机翼边缘蒙皮板216的厚度的约3倍至约12倍的情况下使用。
[0046]肩部234的长度或者深度可以根据紧固件大小及其他几何因素变化。在一个实施方式中,使用具有0.13英寸的厚度和约1.6英寸的深度d的肩部234,其中,机翼翼盒蒙皮板206具有约0.55英寸的厚度。一般而言,认为肩部234的长度d可以在1.0英寸至2.0英寸的范围之内,但也可以使用其他尺寸。
[0047]复合材料机翼边缘蒙皮板216例如利用机械紧固件236在肩部234并邻近于斜面或者维形2 38的远?而230附接至复合材料机翼翼盒冡皮板206。紧固件236可以是埋头金属(钦或者钢合金)紧固件。机翼边缘蒙皮板216的近端217与斜面或者锥形238的远端230之间的任何间隙可以通过密封剂250填充。斜面或者锥形238因此提供从边缘蒙皮板216至机翼翼盒蒙皮板206的外机翼表面的平滑过渡轮廓,以在允许机翼边缘蒙皮板216直接附接至机翼翼盒蒙皮板206的同时,还允许机翼翼盒蒙皮板206的基部厚度和板层在附接区域218中基本上连续。该构造帮助保证机翼蒙皮206的外模塑线(0ML)和前缘蒙皮216的0ML将更紧密的匹配-即,齐平、平滑空气动力学的表面。
[0048]通过图8提出并在图9Α至图9C中更加明确地示出机翼边缘附接系统的另一方面。期望的是,机翼200具有平滑空气动力学轮廓。如图9Α所示,现有的机翼翼盒蒙皮板124限定顶部表面轮廓170。其中,相邻的机翼边缘蒙皮板146与机翼翼盒蒙皮板124以邻接关系布置,两个蒙皮板在邻接172的点处可以具有共同的对准,使得表面轮廓170是连续的且未中断的。然而,在新机翼边缘附接方法中,以虚线174表示的机翼边缘蒙皮板的重叠连接和以虚线176表示的斜面或者锥形部分潜在提供空气动力学表面轮廓170的小破裂。
[0049]为了解决该问题,机翼翼盒蒙皮板206的基部板层219的弯曲可以在斜面或者锥形238的区域222中稍微进行调节,如在图9Β和图9C中所示。具体地,邻近复合材料斜面238(即,锥形的薄边缘242的尾部)的复合材料机翼翼盒蒙皮板206的外表面226的部分可以形成为限定机翼翼盒蒙皮板的期望的标准的空气动力学轮廓。如图9Β中所示,在薄边缘242的前方,机翼翼盒蒙皮板206向下偏斜(S卩,相对于机翼支撑结构向内)以限定微小的s弯曲。该向内的弯曲使斜面或者锥形238的区域222中的机翼翼盒蒙皮板206的远边缘232偏斜,以限定向内的s弯曲,该向内的s弯曲与虚线252表示的标准机翼表面轮廓偏离,使得复合材料斜面238的外表面限定基本上继续邻近复合材料斜面的复合材料机翼翼盒蒙皮板的标准空气动力学轮廓的外轮廓。与假设的蒙皮板外表面轮廓252的偏离是距离t,并提供将变为肩部234的机翼翼盒蒙皮的远端区域。在图9B的假设的视图中,斜面238的厚远端点230与假设的蒙皮板外表面轮廓252对准。
[0050]应理解的是,图9B中示出的构造仅是假设的。事实上,机翼翼盒蒙皮板206的远端边缘232的偏斜和锥形复合板层224的设置用以形成斜面238,并在复合材料机翼翼盒蒙皮板206的放置和固化期间同时完成。即,用于构造机翼翼盒蒙皮板的模板或者芯轴可以构造有邻近于前缘的期望的轻微偏斜,使得连续的板层219自然层叠为期望的偏斜形状,其中,锥形复合板层224放置为以在固化叠层时生产机翼翼盒蒙皮板206的期望的外表面轮廓252的方式形成斜面238。如图9C中所示,当机翼边缘蒙皮板216最终附接至邻近于斜面238的厚端230的肩部234时,整个装配与所期望的外表面轮廓252匹配,甚至机翼边缘蒙皮板216附接在全部厚度机翼翼盒蒙皮板206的顶部上。
[0051]虽然图7至图8的实施方式示出在前缘的上部的附接区域,但本文示出的附接系统和方法还可以用于前缘的下部附接点。图10和图11中示出的是根据本公开内容的下固定前缘附接构造的实施方式的截面图。如所示,机翼200的底部上的复合材料机翼翼盒蒙皮板208利用紧固件214附接至内部翼肋部分210b并且利用外悬边缘232附接至附接区域218中的前向主翼梁212a。前缘蒙皮板216围绕机翼的凸头成曲形,由前缘翼肋部分210a支撑并且在机翼翼盒蒙皮板208的肩部234处利用紧固件236直接附接至机翼翼盒蒙皮板208。
[0052]在附接区域218中,机翼翼盒蒙皮板208的基部具有基本上恒定的厚度和层数。然而,机翼翼盒蒙皮板208的总厚度由于复合材料斜面或者锥形238而变化,复合材料斜面或者锥形238邻近外悬边缘232终止,建立整体肩部234。如上所述,复合材料斜面238由在复合材料机翼翼盒蒙皮板208的外表面226上共同固化的一组锥形复合板层形成。这些锥形复合板层形成在锥形斜面238中,锥形斜面238具有与机翼翼盒蒙皮板208的外表面226齐平的近端242;以及在外悬边缘232后面的远端230,在远端230具有最大斜面厚度,从而在外悬边缘232上限定出肩部234。该肩部234的高度或厚度近似等于机翼边缘蒙皮板216的厚度,并且复合材料机翼边缘蒙皮板216在肩部234的该区域中附接至复合材料机翼翼盒蒙皮板208。机翼边缘蒙皮板216的近端217与斜面或者锥形238的远端230之间的任何间隙可以通过间隙填充材料250填充,以在机翼翼盒蒙皮板208与机翼边缘蒙皮板216之间提供平滑的空气动力学过渡。斜面或者锥形238因此帮助提供从边缘蒙皮板216至机翼翼盒蒙皮板208的外机翼表面的平滑过渡轮廓,同时允许机翼边缘蒙皮板216直接附接至机翼翼盒蒙皮板208,还允许机翼翼盒蒙皮板208的基部厚度和板层在附接区域218中基本上连续。
[0053]本文公开的固定前缘附接系统和方法还可以应用于提供可移除板的前缘附接或后缘附接,并且这可以通过几种方式完成。本领域的技术人员将理解到,飞机可以包括不同位置处的可移除板以用于允许通向内部结构的维护。机翼的前缘常常包括几个可移除板以用于允许通向机翼缝翼致动机构及其他内部部件和系统。用于固定的飞机蒙皮板的一般紧固件和板本身不适于反复移去和固定。因此,使用专用的可移除紧固件和特别构造的板,其中,板期望用于反复移去和替换。
[0054]图12示出的是在容纳可移除板的下部翼梁附接点处的下固定前缘附接的实施方式的特写截面图。在该构造中,机翼翼盒蒙皮板208利用外悬边缘232附接至前向主翼梁212a。在附接区域中,机翼翼盒蒙皮板208包括增加机翼翼盒蒙皮板208的总厚度的斜面或者锥形238,斜面238的远端230在外悬边缘232的后面,从而以上论述的方式限定出肩部234。
[0055]其中,包括与固定前缘蒙皮板216相关联的可移除板,该可移除板260可以直接附接至除了机翼翼盒蒙皮板208本身以外的结构。在图12示出的实施方式中,(例如,复合或者金属的)接合板262利用紧固件264附至机翼翼盒蒙皮板208的肩部234。形成肩部234的一般尺寸、特性和方法可以是如上所述的。可以提供间隙填充材料265(诸如密封剂)以填充斜面238的远端230与接合板262的近端267之间的间隙,以提供空气动力学表面轮廓。
[0056]接合板262包括基本上等于可移除复合前缘蒙皮板260的厚度的啮合扣266。可移除复合前缘蒙皮板260利用可移除紧固件268(诸如金属埋头螺栓,金属诸如钛或者钢合金),附接至接合板262。
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